Automobil-LiDAR-Hintergrund
Von 2015 bis 2020 erließ das Land mehrere entsprechende Richtlinien, die sich auf „Intelligente vernetzte Fahrzeuge' Und 'autonome Fahrzeuge'.Anfang 2020 veröffentlichte die Nation zwei Pläne: Innovations- und Entwicklungsstrategie für intelligente Fahrzeuge und Klassifizierung der Automatisierung des Automobilfahrens, um die strategische Position und zukünftige Entwicklungsrichtung des autonomen Fahrens zu klären.
Yole Development, ein weltweit tätiges Beratungsunternehmen, veröffentlichte einen Branchenforschungsbericht zum Thema „Lidar für Automobil- und Industrieanwendungen“, in dem es heißt, dass der Lidar-Markt im Automobilbereich bis 2026 ein Volumen von 5,7 Milliarden US-Dollar erreichen kann Die Wachstumsrate könnte in den nächsten fünf Jahren auf über 21 % ansteigen.
Was ist Automotive LiDAR?
LiDAR, die Abkürzung für Light Detection and Ranging, ist eine revolutionäre Technologie, die die Automobilindustrie, insbesondere im Bereich autonomer Fahrzeuge, verändert hat.Es funktioniert, indem es Lichtimpulse – normalerweise von einem Laser – in Richtung des Ziels sendet und die Zeit misst, die das Licht benötigt, um zum Sensor zurückzukehren.Aus diesen Daten werden dann detaillierte dreidimensionale Karten der Umgebung des Fahrzeugs erstellt.
LiDAR-Systeme sind bekannt für ihre Präzision und Fähigkeit, Objekte mit hoher Genauigkeit zu erkennen, was sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug für das autonome Fahren macht.Im Gegensatz zu Kameras, die auf sichtbares Licht angewiesen sind und unter bestimmten Bedingungen wie schwachem Licht oder direkter Sonneneinstrahlung Probleme haben können, liefern LiDAR-Sensoren zuverlässige Daten bei unterschiedlichen Licht- und Wetterbedingungen.Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit von LiDAR, Entfernungen genau zu messen, die Erkennung von Objekten, ihrer Größe und sogar ihrer Geschwindigkeit, was für die Navigation in komplexen Fahrszenarien von entscheidender Bedeutung ist.
Flussdiagramm zum LiDAR-Funktionsprinzip
LiDAR-Anwendungen in der Automatisierung:
Die LiDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) in der Automobilindustrie konzentriert sich hauptsächlich auf die Verbesserung der Fahrsicherheit und die Weiterentwicklung autonomer Fahrtechnologien.Seine Kerntechnologie,Flugzeit (ToF)Es sendet Laserimpulse aus und berechnet die Zeit, die diese Impulse benötigen, um von Hindernissen reflektiert zu werden.Diese Methode erzeugt hochpräzise „Punktwolken“-Daten, die detaillierte dreidimensionale Karten der Umgebung des Fahrzeugs mit zentimetergenauer Präzision erstellen können und so eine außergewöhnlich genaue räumliche Erkennungsfähigkeit für Automobile bieten.
Der Einsatz der LiDAR-Technologie im Automobilbereich konzentriert sich hauptsächlich auf die folgenden Bereiche:
Autonome Fahrsysteme:LiDAR ist eine der Schlüsseltechnologien, um ein fortgeschrittenes Niveau des autonomen Fahrens zu erreichen.Es nimmt die Umgebung des Fahrzeugs, einschließlich anderer Fahrzeuge, Fußgänger, Verkehrszeichen und Straßenbedingungen, präzise wahr und unterstützt so autonome Fahrsysteme dabei, schnelle und genaue Entscheidungen zu treffen.
Erweiterte Fahrerassistenzsysteme (ADAS):Im Bereich der Fahrerassistenz wird LiDAR zur Verbesserung der Fahrzeugsicherheitsfunktionen eingesetzt, darunter adaptive Geschwindigkeitsregelung, Notbremsung, Fußgängererkennung und Funktionen zur Vermeidung von Hindernissen.
Fahrzeugnavigation und -ortung:Die von LiDAR generierten hochpräzisen 3D-Karten können die Genauigkeit der Fahrzeugpositionierung erheblich verbessern, insbesondere in städtischen Umgebungen, in denen die GPS-Signale begrenzt sind.
Verkehrsüberwachung und -management:LiDAR kann zur Überwachung und Analyse des Verkehrsflusses eingesetzt werden und hilft städtischen Verkehrssystemen dabei, die Signalsteuerung zu optimieren und Staus zu reduzieren.
Für Fernerkundung, Entfernungsmessung, Automatisierung und DTS usw.
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Trends in Richtung Automotive LiDAR
1. LiDAR-Miniaturisierung
Die traditionelle Ansicht der Automobilindustrie besagt, dass sich autonome Fahrzeuge optisch nicht von herkömmlichen Autos unterscheiden sollten, um Fahrspaß und effiziente Aerodynamik zu gewährleisten.Diese Perspektive hat den Trend zur Miniaturisierung von LiDAR-Systemen vorangetrieben.Das Ideal für die Zukunft ist, dass LiDAR klein genug ist, um nahtlos in die Fahrzeugkarosserie integriert zu werden.Dies bedeutet, mechanische rotierende Teile zu minimieren oder sogar zu eliminieren, eine Verschiebung, die mit der schrittweisen Abkehr der Branche von aktuellen Laserstrukturen hin zu Festkörper-LiDAR-Lösungen einhergeht.Solid-State-LiDAR ohne bewegliche Teile bietet eine kompakte, zuverlässige und langlebige Lösung, die gut zu den ästhetischen und funktionalen Anforderungen moderner Fahrzeuge passt.
2. Eingebettete LiDAR-Lösungen
Da die autonomen Fahrtechnologien in den letzten Jahren Fortschritte gemacht haben, haben einige LiDAR-Hersteller begonnen, mit Automobilzulieferern zusammenzuarbeiten, um Lösungen zu entwickeln, die LiDAR in Teile des Fahrzeugs integrieren, beispielsweise in die Scheinwerfer.Diese Integration dient nicht nur dazu, die LiDAR-Systeme zu verbergen und so die Ästhetik des Fahrzeugs zu wahren, sondern nutzt auch die strategische Platzierung, um das Sichtfeld und die Funktionalität des LiDAR zu optimieren.Bei Personenkraftwagen erfordern bestimmte Funktionen des Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), dass sich LiDAR auf bestimmte Winkel konzentriert, anstatt eine 360°-Ansicht bereitzustellen.Für höhere Autonomiestufen, wie z. B. Stufe 4, ist jedoch aus Sicherheitsgründen ein horizontales Sichtfeld von 360° erforderlich.Dies wird voraussichtlich zu Mehrpunktkonfigurationen führen, die eine vollständige Abdeckung rund um das Fahrzeug gewährleisten.
3.Kostenreduzierung
Da die LiDAR-Technologie immer ausgereifter wird und die Produktion skaliert, sinken die Kosten, sodass es möglich wird, diese Systeme in eine breitere Palette von Fahrzeugen zu integrieren, auch in Modelle der Mittelklasse.Es wird erwartet, dass diese Demokratisierung der LiDAR-Technologie die Einführung fortschrittlicher Sicherheits- und autonomer Fahrfunktionen im gesamten Automobilmarkt beschleunigen wird.
Bei den heute auf dem Markt erhältlichen LIDARs handelt es sich meist um 905-nm- und 1550-nm-/1535-nm-LIDARs, aber aus Kostengründen ist 905 nm im Vorteil.
· 905-nm-LiDAR: Im Allgemeinen sind 905-nm-LiDAR-Systeme aufgrund der breiten Verfügbarkeit von Komponenten und der ausgereiften Herstellungsprozesse im Zusammenhang mit dieser Wellenlänge kostengünstiger.Dieser Kostenvorteil macht 905-nm-LiDAR für Anwendungen attraktiv, bei denen Reichweite und Augensicherheit weniger wichtig sind.
· 1550/1535 nm LiDAR: Die Komponenten für 1550/1535-nm-Systeme, wie Laser und Detektoren, sind tendenziell teurer, unter anderem weil die Technologie weniger verbreitet und die Komponenten komplexer sind.Allerdings können die Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Leistung die höheren Kosten für bestimmte Anwendungen rechtfertigen, insbesondere beim autonomen Fahren, wo Erkennung und Sicherheit über große Entfernungen von größter Bedeutung sind.
[Verknüpfung:Lesen Sie mehr über den Vergleich zwischen 905 nm und 1550 nm/1535 nm LiDAR]
4. Erhöhte Sicherheit und verbesserte ADAS
Die LiDAR-Technologie verbessert die Leistung fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme (ADAS) erheblich und bietet Fahrzeugen präzise Umgebungskartierungsfunktionen.Diese Präzision verbessert Sicherheitsfunktionen wie Kollisionsvermeidung, Fußgängererkennung und adaptive Geschwindigkeitsregelung und bringt die Branche dem Ziel des vollständig autonomen Fahrens näher.
FAQs
In Fahrzeugen senden LIDAR-Sensoren Lichtimpulse aus, die von Objekten reflektiert werden und zum Sensor zurückkehren.Die Zeit bis zur Rückkehr der Impulse wird zur Berechnung der Entfernung zu Objekten herangezogen.Diese Informationen helfen bei der Erstellung einer detaillierten 3D-Karte der Fahrzeugumgebung.
Ein typisches LIDAR-System für Kraftfahrzeuge besteht aus einem Laser zum Aussenden von Lichtimpulsen, einem Scanner und einer Optik zum Lenken der Impulse, einem Fotodetektor zum Erfassen des reflektierten Lichts und einer Verarbeitungseinheit zum Analysieren der Daten und zum Erstellen einer 3D-Darstellung der Umgebung.
Ja, LIDAR kann sich bewegende Objekte erkennen.Durch die Messung der Positionsänderung von Objekten im Laufe der Zeit kann LIDAR deren Geschwindigkeit und Flugbahn berechnen.
LIDAR wird in Fahrzeugsicherheitssysteme integriert, um Funktionen wie adaptive Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidung und Fußgängererkennung durch genaue und zuverlässige Abstandsmessungen und Objekterkennung zu verbessern.
Zu den laufenden Entwicklungen in der Automobil-LIDAR-Technologie gehören die Reduzierung der Größe und Kosten von LIDAR-Systemen, die Erhöhung ihrer Reichweite und Auflösung sowie ihre nahtlosere Integration in das Design und die Funktionalität von Fahrzeugen.
[Verknüpfung:Schlüsselparameter des LIDAR-Lasers]
Ein gepulster 1,5-μm-Faserlaser ist eine Art Laserquelle, die in LIDAR-Systemen für Kraftfahrzeuge verwendet wird und Licht mit einer Wellenlänge von 1,5 Mikrometern (μm) emittiert.Es erzeugt kurze Infrarotlichtimpulse, die zur Entfernungsmessung verwendet werden, indem es von Objekten reflektiert wird und zum LIDAR-Sensor zurückkehrt.
Die Wellenlänge von 1,5 μm wird verwendet, weil sie ein gutes Gleichgewicht zwischen Augensicherheit und atmosphärischer Durchdringung bietet.Laser in diesem Wellenlängenbereich schädigen das menschliche Auge weniger als solche, die bei kürzeren Wellenlängen emittieren, und können bei verschiedenen Wetterbedingungen gut funktionieren.
Während 1,5-μm-Laser bei Nebel und Regen eine bessere Leistung erbringen als sichtbares Licht, ist ihre Fähigkeit, atmosphärische Hindernisse zu durchdringen, immer noch begrenzt.Die Leistung bei widrigen Wetterbedingungen ist im Allgemeinen besser als bei Lasern mit kürzerer Wellenlänge, aber nicht so effektiv wie bei Optionen mit längerer Wellenlänge.
Während gepulste 1,5-μm-Faserlaser aufgrund ihrer hochentwickelten Technologie zunächst die Kosten von LIDAR-Systemen erhöhen können, wird erwartet, dass Fortschritte in der Herstellung und Skaleneffekte die Kosten im Laufe der Zeit senken werden.Ihre Vorteile in Bezug auf Leistung und Sicherheit rechtfertigen die Investition. Die überlegene Leistung und die verbesserten Sicherheitsfunktionen, die gepulste 1,5-μm-Faserlaser bieten, machen sie zu einer lohnenden Investition für LIDAR-Systeme in der Automobilindustrie.